胆红素与金属离子相互作用的光谱特性及应用研究
发布时间：2021-12-29 15:46
胆红素是哺乳动物体内代谢产生的一种线性四吡咯物,主要分布在血液和胆汁中,具有特殊的物理化学性质。研究表明,一些金属离子对胆红素的光谱特征有着明显的影响。比如,铜离子会使胆红素的荧光产生明显的淬灭现象,而锌离子对胆红素有着明显的荧光增强作用。由于这种特别的荧光性质,胆红素可以作为对某些金属离子的生物探针。基于此,本文详细研究了胆红素与金属离子相互作用的稳态荧光特性和激发态动力学特性,且在此基础上,探讨了胆红素荧光特性的具体应用前景。具体研究成果如下:1.研究了胆红素的本征吸收和荧光光谱特性。当胆红素溶解于有机溶剂DMSO（GC）后,在455 nm处存在一个特征吸收峰,在525 nm处存在一个荧光发射峰,胆红素的斯托克斯位移为70 nm。此外,我们发现胆红素浓度过高时会发生明显的内滤效应,这会导致发射荧光减弱;一些塑料制品的容器在荧光光谱学测量中会引入额外的测量误差。2.对胆红素与铜离子、锌离子的混合溶液分别进行了激发态动力学特性研究。胆红素与铜离子混合之后,胆红素与铜离子之间的电荷转移效应会使得其混合溶液相较纯胆红素溶液而言产生明显的荧光淬灭。但是在胆红素的锌离子混合液中,锌离子会和胆红...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胆红素的构型[3]
第一章绪论3图1.2胆红素代谢途径[4]多年以来，胆红素仅被认为是血红素的分解产物，尚不知道其具有任何生理益处。随着研究发现，胆红素通过其抗氧化功能成为有效的自由基清除剂，可以作为有效的抗氧化剂[5]。胆红素是人血管内皮细胞中的内源性抗氧化剂[6]。胆红素在细胞中起抗氧化应激保护作用[7]。胆红素水平低与心血管疾并糖尿并代谢综合症和肥胖病理状况的风险增加有关[8]。此外，胆红素长期以来一直与肝脏损害和黄疸相关，原因是游离胆红素虽然与血清白蛋白结合后可溶，但当游离胆红素浓度过高时，血清白蛋白的携带能力可能会在血液中耗尽，从而导致游离胆红素会越来越多地渗入人体的各种细胞中，并对细胞功能造成严重损害。因此，血清胆红素水平是作为诊断黄疸的重要的依据之一[9]。研究发现，游离胆红素在蓝光照射下发生光异构反应（如图1.3所示），游离胆红素最终的异构产物具有较好的水溶性，这是因为光照使得胆红素分子内氢键被破坏，从而可以与水分子形成氢键而溶于水[10]。最后，游离胆红素的光异构产物可以随着血液循环参与肝脏代谢并排出体外[11]。因此，在目前的医疗手段中，蓝光疗法是解决黄疸问题的常用且有效的方法[12–14]。
华东师范大学硕士学位论文4图1.3蓝光照射胆红素产生异构体[15]1.1.3胆红素与金属离子的相互作用由于人们认为结构在胆红素的化学反应中起着重要的作用，因此已将重点放在确定结构上。这些研究本质上主要是光谱学的。其中关于胆红素与金属离子配合物的研究不仅对胆红素的结构研究具有辅助价值，而且其自身的特性也引起了人们的兴趣。Velapoldi和Menis[16]提出了一种mono-lactam-mono-lactim形式来解释胆红素形成金属配合物的能力。Kuenzle等人[17]提出了胆红素与金属钐的配合物，并提出了一种结构：每一个胆红素分子和两个钐离子配对，其中一个金属钐离子与胆红素分子的两个吡咯氮原子结合，另一个金属钐离子与胆红素分子的丙酸侧链上的羧基结合。Hutchinson等人[18]在固体化合物中进行了分离和表征，提出了一种不同的结构来解释锌离子与胆红素以3:1的比例结合：在这个结构中，胆红素分子的每个末端带有一个锌离子，两个锌离子与吡咯氮结合，第三个锌离子与丙酸侧链上的羧基结合。他们还分别研究了N,N-二甲基酰胺（N,N-DimethylFormamide,DMF）和二甲基亚砜（DimethylSulphoxide,DMSO）溶剂中锌离子、镉离子和钴离子分别与胆红素结合的配合物。VanNorman[19]使用DMF作为胆红素的电化学和光谱研究的溶剂，利用分光光度法和电分析技术研究了胆红素在DMF中的金属配合物的化学反应。VanNorman和Szentirmay[20]研究了质子结合物质存在下，非水介质中胆红素与锌离子的相互作用，并得出胆红素与锌离子形成2:1配合物的结论。VanNorman和Yatsko[21]后来发现，金属离子与胆红素相互作用
本文编号：3556421
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胆红素的构型[3]
第一章绪论3图1.2胆红素代谢途径[4]多年以来，胆红素仅被认为是血红素的分解产物，尚不知道其具有任何生理益处。随着研究发现，胆红素通过其抗氧化功能成为有效的自由基清除剂，可以作为有效的抗氧化剂[5]。胆红素是人血管内皮细胞中的内源性抗氧化剂[6]。胆红素在细胞中起抗氧化应激保护作用[7]。胆红素水平低与心血管疾并糖尿并代谢综合症和肥胖病理状况的风险增加有关[8]。此外，胆红素长期以来一直与肝脏损害和黄疸相关，原因是游离胆红素虽然与血清白蛋白结合后可溶，但当游离胆红素浓度过高时，血清白蛋白的携带能力可能会在血液中耗尽，从而导致游离胆红素会越来越多地渗入人体的各种细胞中，并对细胞功能造成严重损害。因此，血清胆红素水平是作为诊断黄疸的重要的依据之一[9]。研究发现，游离胆红素在蓝光照射下发生光异构反应（如图1.3所示），游离胆红素最终的异构产物具有较好的水溶性，这是因为光照使得胆红素分子内氢键被破坏，从而可以与水分子形成氢键而溶于水[10]。最后，游离胆红素的光异构产物可以随着血液循环参与肝脏代谢并排出体外[11]。因此，在目前的医疗手段中，蓝光疗法是解决黄疸问题的常用且有效的方法[12–14]。
华东师范大学硕士学位论文4图1.3蓝光照射胆红素产生异构体[15]1.1.3胆红素与金属离子的相互作用由于人们认为结构在胆红素的化学反应中起着重要的作用，因此已将重点放在确定结构上。这些研究本质上主要是光谱学的。其中关于胆红素与金属离子配合物的研究不仅对胆红素的结构研究具有辅助价值，而且其自身的特性也引起了人们的兴趣。Velapoldi和Menis[16]提出了一种mono-lactam-mono-lactim形式来解释胆红素形成金属配合物的能力。Kuenzle等人[17]提出了胆红素与金属钐的配合物，并提出了一种结构：每一个胆红素分子和两个钐离子配对，其中一个金属钐离子与胆红素分子的两个吡咯氮原子结合，另一个金属钐离子与胆红素分子的丙酸侧链上的羧基结合。Hutchinson等人[18]在固体化合物中进行了分离和表征，提出了一种不同的结构来解释锌离子与胆红素以3:1的比例结合：在这个结构中，胆红素分子的每个末端带有一个锌离子，两个锌离子与吡咯氮结合，第三个锌离子与丙酸侧链上的羧基结合。他们还分别研究了N,N-二甲基酰胺（N,N-DimethylFormamide,DMF）和二甲基亚砜（DimethylSulphoxide,DMSO）溶剂中锌离子、镉离子和钴离子分别与胆红素结合的配合物。VanNorman[19]使用DMF作为胆红素的电化学和光谱研究的溶剂，利用分光光度法和电分析技术研究了胆红素在DMF中的金属配合物的化学反应。VanNorman和Szentirmay[20]研究了质子结合物质存在下，非水介质中胆红素与锌离子的相互作用，并得出胆红素与锌离子形成2:1配合物的结论。VanNorman和Yatsko[21]后来发现，金属离子与胆红素相互作用
本文编号：3556421
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